본 논문에서는 유비쿼터스 헬스케어를 위한 Zigbee/PLC 게이트웨이 시스템을 구현하였다. 게이트웨이를 이용하여 Zigbee 통신과 전력선 통신 간의 원활한 정보 교환을 위한 프로토콜 변환 알고리즘을 설계 및 구현하였다. Zigbee/PLC 게이트웨이 시스템은 센서 모듈, Zigbee 모듈, 전력선 모뎀, 게이트웨이로 구성되며, 움직이는 물체가 무선 센서에 감지되면 Zigbee 모듈을 통해 게이트웨이로 전송된다. Zigbee/PLC 게이트웨이에서는 전송받는 데이터를 분석하여, 실시간 모니터링을 위해 전력선 통신망을 통해 외부로 전송된다. 구현된 시스템은 독거노인 활동량 분석, 방범 시스템, 홈 네트워크 서비스 등 다양한 분야에서 활용가능하다.
본 논문에서는 유비쿼터스 헬스케어를 위한 분산형 게이트웨이 시스템을 제안 및 설계하였다. 게이트웨이를 이용하여 생체신호를 지그비 모듈에서 게이트웨이로 이 게이트웨이에서 데이터베이스 간의 원활한 정보 교환을 위한 프로토콜 변환 알고리즘을 설계 및 구현하였다. 분산형 게이트웨이 시스템은 생체 신호 획득센서, 지그비 모듈, 분산형 게이트웨이 그리고 데이터베이스로 구성되며 생체센서에 감지되면 지그비 모듈을 통해 게이트웨이로 전송된다. 분산형 게이트웨이에서는 전송받는 데이터를 분석하여, 환자를 모니터링하게 된다. 본 연구에서 제안한 방법의 타당성을 검토하고자 센서 네트워크, 분산형 게이트웨이 그리고 데이터베이스를 구현하여 시뮬레이션을 통하여 검증하였으며 기존의 방법에 비하여 우수한 성능을 보였다. 제안한 방법의 시스템은 향 후 독거노인 활동량 분석, 방범 시스템, 홈 네트워크 서비스 등. 다양한 분야에서 활용 가능하다.
본 논문에서는 USN 기반 다중 프로토콜 게이트웨이 미들웨어의 설계를 제안한다. 제안된 다중 프로토콜 게이트웨이 미들웨어는 송신 메시지 형식을 정의하고, UART를 사용하여 MCU 외부 응용 프로그램에 연결을 위하여 USN 모듈 인터페이스 프로토콜을 사용하였다. 이 경우, 게이트웨이는 설정정보와 함께 지그비 모듈과의 통신 상태를 확인하고, 지그비 시리얼 PDU 형식을 설정한다. 제안된 다중 프로토콜 게이트웨이 미들웨어 실험 결과, 전력제어 및 통신제어 실험을 통해 재생 중계 장치를 사용하는 게이트웨이보다 다중 프로토콜 게이트웨이를 사용하는 통합 프로토콜 게이트웨이의 효율성을 입증하였다.
현재 대부분의 가정에선 아날로그 제품을 찾아보기 힘들 정도로 상당부분 디지털화되어 있다. 이로 인해 홈 서버나 홈 게이트웨이를 이용한 디지털 가전의 제어도 가능해 졌다. 미래 가정의 지능화에 대한 노력 또한 함께 진행되고 있다. 가정 내의 다양한 환경 및 상황 정보를 감지하여 가정환경을 최적화시키는 것이 센서 네트워크를 이용한 기본적인 지능화 애플리케이션이다. 디지털화된 가정환경에 지능적인 요소를 부여하기 위해 센서 네트워크를 구축하려는 다양한 시도가 진행 중이다. 이에 따라, 가정을 지능화하려면 다양한 상황 데이터를 수집하여 이를 중앙 처리장치로 보낼 수 있는 센서 네트워크 모듈과 수집된 상황 데이터를 수집 분석하여 제어 명령을 전달할 수 있는 센서 네트워크 게이트웨이가 필요하다. 또한 기존 홈 네트워크 사용자를 위해 기존 홈 네트워크와도 호환되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 센서 네트워크 게이트웨이를 경량화 하여 저가로 구현할 수 있는 시스템을 제안하였다.
산업 통신에는 다양한 네트워크가 있으며 여러 가지 통신 방식을 사용한다. 기업에서는 생산 라인 확장, 공장 업그레이드, 네트워크 세분화, 시스템 통합 등을 위하여 산업용 장치와 네트워크 간에 통신 변환이 필요하다. 이것은 많은 제조회사가 제작한 설계자가 다른 다양한 기계 장치를 네트워크에 연결하고 전송하기 위하여 데이터 또는 프로토콜 변환을 위한 통신 장비가 제공되어야함을 의미한다. 본 논문에서는 적층형 통신 모듈을 사용하여 산업 통신 프로토콜 변환을 지원할 수 있는 산업용 통신 게이트웨이를 설계하였다. 제작된 게이트웨이는 RS485 시리얼 통신을 이용하는 개별 통신 모듈을 다층으로 연결하는 구조를 가지고 있다. 각각의 통신 모듈은 아날로그 데이터 카드, 디지털 데이터 카드, CAN 및 LAN 지원 카드로 구성하였다. 메인 보드 프로세서는 Atmega micro-processor를 사용하였고, RS485 시리얼 슬롯을 배치하여 적층형 통신 모듈 구조를 가지도록 하였다. 본 논문에서 제작된 적층형 산업용 통신 게이트웨이는 아날로그 및 디지털 I/O 기능과 CAN과 LAN을 지원할 수 있기 때문에 산업용 통신 제어 및 모니터링에 폭넓게 활용될 수 있다.
본 논문에서는 ZigBee 통신과 전력선 통신 방식을 동시에 지원하는 홈 네트워크 게이트웨이를 개발하였다. ZigBee 통신 모듈과 전력선 통신 모듈간의 원활한 정보 교환을 위한 변환 프로토콜을 구현하였고 필드 시험을 통해 게이트웨이의 성능 및 신뢰성을 우수함을 검증하였다. 본 게이트웨이는 다양한 홈 네트워크를 지원할 수 있다.
일반적으로 홈 게이트웨이는 가정 내 PC와 인터넷 가전 모두에 대해 공유 인터넷 액세스가 가능하도록 통신 서비스와 홈게이트웨이 자체의 보안 및 홈 오토메이션과 같은 서비스를 제공한다. 또한 추가로 미래에 제공되어야 할 여러 서비스를 위해서는 현재 개발되는 홈 게이트웨이는 모듈식 아키텍쳐를 기반으로 해야 할 것이다. 이와 같은 홈 게이트웨이를 구현하기 위해서는 독창적이고 확장 가능한 하드웨어 플랫폼은 물론, 운영체제 및 애플리케이션의 업그레이드와 새로운 서비스의 배치를 가능케 해주는 강건한 파일 시스템을 포함해야 한다. 따라서 본 논문에서는 위와 같은 홈 게이트웨이 기능 및 새로운 서비스 추가 및 관리에 용이한 개방형 표준인 OSGi(Open Service Gateway Initiative)를 기반으로 한 홈게이트웨이를 설계하고, 본 플랫폼을 통한 댁내 가전제어를 위해 센서네트워크와 연동하여 실제 댁내에 부착된 액추에이터 센서노드를 제어할 수 있도록 개발했다. 가전제어를 위한 S/W는 OSGi 상에서 서비스 번들로 개발하였으며 언제 어디에서든 해당 번들을 다운받아 홈 제어가 가능하다.
IEEE1394는 다양한 디지털 기기들이 고속의 시리얼 버스를 통해 데이터를 송수신할 수 있는 홈네트워킹 기술 표준이다. 현재 이 기술을 이용하여 인터넷과 연결하기 위한 표준화가 IETF에서 진행중이다. 본 논문에서는 리눅스 호스트에 장착된 IEEE1394 호스트 어댑터를 작동시킬 수 있는 디바이스 드라이버와 IETF에서 상정한 IPv4-over-1394 초안을 기초로 하여 이더넷과 IEEE1394를 연결하는 게이트웨이를 개발하였다. 본 논문에서는 IEEE1394용 리눅스 드라이버 모듈과 IPv4-over-1394를 구현한 커널 모듈의 구조를 설명하여 이더넷과 IEEE1394의 혼합 네트워크 환경에서 인터넷 응용 프로그램의 수행 실험으로 구현 모듈을 검증하였다.
HLA(High Level Architecture)는 분산 환경의 모델링 및 시뮬레이션(Modeling & Simulation)을 위한 공통 아키텍처를 제공하는 기술 표준이며, RTI(Run-Time Infrastructure)를 통해 HLA 서비스를 제공한다. HLA는 연동 객체 모델인 FOM(Federation Object Model)을 기반으로 시뮬레이션 환경을 구성하며, 시뮬레이션에 참여하는 모든 시뮬레이터는 동일한 FOM을 소유해야 한다. 따라서 시뮬레이션 체계 간 연동을 수행하기 위해서는 FOM을 통합하거나 FOM 간 연동을 위한 게이트웨이를 구현해야 한다. 한편, FOM을 통합하는 방법은 각 시뮬레이션의 연동 인터페이스 수정이 필요하기 때문에 게이트웨이를 구현하는 방법이 기존 시스템의 변경을 최소화할 수 있다. 따라서 본 논문은 HLA기반 시뮬레이션의 체계 간 연동을 제공할 수 있는 게이트웨이 구조를 제시한다. 특히, XML 형태의 객체 모델을 기반으로 교환 메시지를 정의하고, 메시지 처리 모듈을 게이트웨이에 플러그인 함으로써 시뮬레이션 체계 간 연동의 용이함을 보여준다.
본 논문에서는 차량용 고속 통신 방식인 FlexRay 모듈과 게이트웨이를 구현하였다. FlexRay는 CAN에 비하여 전송속도 최소 10배 이상이며, 수동 버스 토폴로지 뿐만아니라 능동 스타 토폴로지 구성이 가능하다. 본 논문에서는 MC9S12XF512 마이크로콘트롤러를 이용하여 FlexRay 모듈을 구현하고 CAN 메시지를 변환하여 전송할 수 있도록 게이트웨이를 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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